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曆次排放升級典型技術線路
汽車排放是指從廢氣中排出的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氫化合物和氮氧化物)、PM(微粒,碳煙)等有害氣體及顆粒物。而汽車排放標準製定的目的就是給有害氣體排放量做一個限製,目前,世界主流的汽車排放標準主要是歐洲、美國、日本標準。歐洲標準測試要求相對比較寬泛,被大多數發展中國家借鑒。我國也是借鑒歐洲的汽車排放標準,在個別內容上略微做了更符合國情的調整後,形成國家第一、第二、第三、第四等階段的排放標準,簡稱國I、國II等,相當於歐洲I、II號的排放標準。
國0階段:采用純機械式的供油係統(燃油泵或柴油泵)和自然吸氣技術。
國Ⅰ階段:在國0發動機的機械供油係統(燃油泵)基礎上,主要輔以廢氣渦輪增壓技術,即國0+渦輪增壓;
國Ⅱ階段:在國Ⅰ發動機平台上適當改進,輔以廢氣渦輪增壓中冷技術, 供油係統沒有本質變化,即國I+中冷;
國Ⅲ階段:對國II發動機平台進行重大升級,主要是供油係統發生了本質變化,實現了供油係統由機械式控製向電子控製的轉化,主要技術路線包括電控VE泵、電控高壓共軌等。國內認可度最高的為高壓共軌係統,發動機推噴油係統做了革命性的調整,增加ECU控製單元,成本大大增加,即國II+電控噴油係統;
達標國IV四要素
柴油汽車排放汙染物的產生原因各異,CO、HC、PM主要是因為燃燒不充分導致,NOx是因為氣缸燃燒溫度過高導致,因此,簡而言之,達標國IV有四個要素:一是提高發動機燃燒效率(高壓共軌),二是提高氧氣利用率(增壓中冷),三是減少廢棄氮氧化合物含量(EGR係統),四是有針對性的降低有害氣、固體排放(DOC+POC或者SCR)。
一、高壓共軌技術讓燃燒更充分,提高燃油利用率。高壓共軌是將噴油泵和共軌係統連接,保證共軌管道及其連接的噴油嘴保持穩定高壓(約1600帕),燃油電控係統單獨控製噴油嘴開啟和關閉,確保在最正確時間點四個噴油嘴提供完全相同的油壓,以及精確的噴油量,極大提高發動機的工作效率。
圖1,高壓共軌示意圖
圖2,電子控製單元ECU(國III/IV必配)
二、增壓中冷技術改善燃燒的另一要素——氧氣的利用率,增大進氣量,有助於減少廢氣排放和提高燃油經濟性。增壓中冷(又稱中冷增壓)是由增壓器和中冷係統組成。通過利用發動機排出的廢氣慣性衝力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪有帶動同軸的葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器送來的空氣,使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快,廢氣加速排出,帶動渦輪轉速增快,葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸,形成同步協調作用,最終增加發動機的輸出功率。
而中間冷卻(中冷)技術則是通過冷卻空氣溫度達到增大進氣密度的目的,增壓空氣溫度每下降10攝氏度,柴油機功率提高3%-5%,還能降低排放中的氮氧化合物(NOX)。
圖3,增壓中冷示意圖(國II/III/IV必配)
三、EGR係統減少廢氣氮氧化合物含量。廢氣再循環係統即EGR,是將柴油機產生的廢氣的極少部分再送回氣缸。再循環廢氣由於具有惰性將會延緩燃燒過程,因為氮氣和氧氣隻有在高溫高壓下才能產生,也就是說燃燒速度將會放慢從而導致燃燒室中的壓力形成過程放慢,降低了氮氧化合物的產生。
四、DOC+POC後處理可以減少尾氣中的氮氧化合物(NOX)含量,並吸收大部分顆粒物,在排氣前對尾氣進行最後一次淨化。DOC(柴油機氧化催化轉換器)促使尾氣中的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氫化合物和氮氧化物)氧化,形成二氧化碳、NO2和水。而POC(顆粒氧化催化轉換器)可以捕捉尾氣中的顆粒物,也就是PM——我們常說的某地PM2.5爆表、霧霾嚴重罪魁禍首就是它。
還有一種SCR係統(主要原料為尿素)也能實現處理尾氣的功能,但其成本高,需要定期更換尿素,所需的安裝空間也比較大,所以其主要使用在中、重型卡車上,對於輕型卡車則不太適合。而且SCR技術的應用還需要國家建立完善的尿素供應體係,這也不是一朝一夕可以解決的事情。相對而言,DOC+POC後處理係統隻需廠家一次性安裝,輕巧便捷,使用成本低,更適合輕型卡車。
真假國IV直觀辨別方法
當前市場上的國IV輕卡車以假亂真、良莠不齊的亂象使得處於弱勢的消費者屢屢中招,一不小心就掉進了某些車企“打擦邊球”的陷阱,下麵就教大家幾招直觀地辨別國IV輕卡的方法。
一、找高壓共軌的“軌”,也就是公共供油管。一般位於發動機的正上方或側上方,找到了“軌”就基本上可以判定是高壓共軌噴油係統。
圖4,發動機正麵照
圖5,整車上的高壓共軌供油管(國IV必備)
圖6,的高壓共軌供油管效果圖(國IV必備)
二、找增壓中冷的渦輪增壓器、導氣管和冷卻裝置,一般布置在發動機外圍,用於給發動機提供氧氣。
圖7,增壓中冷裝置及送氣管(國III必備)
圖8,增壓中冷進氣管(國III必備)
圖9,渦輪增壓(國I/II/III/IV必備)及中冷裝置(國II/III/IV必備)
三、找EGR係統的廢氣循環導管和EGR閥門。廢氣循環導管與排氣管相連,取一部分廢氣再循環,另一部分廢氣則從排氣管排出。
圖10,EGR循環導管(國IV必備)
圖11,EGR控製閥(國IV必備)
圖12,EGR控製閥效果圖(國IV必備)
四、找DOC+POC後處理係統。這是最容易辨識的標誌,隻需要蹲下來從車底看排氣管上是否有兩個柱形罐狀裝置。國III車隻有一個,即消音器;而國IV車則有兩個,其一為消音器,另一為DOC+POC後處理係統。
圖13,DOC+POC後處理器(國IV必備)
圖14,國III車隻有消音器
關於國IV的幾個常見認識誤區
一、 沒有尿素罐就不是真國IV?
一言以敝:重型商用車必須配備SCR後處理係統,所以必須要尿素罐,輕型商用車加裝DOC+POC後處理係統就可以達標,不需要尿素罐。事實上,本人從未聽說過國內某款輕卡加裝了尿素罐。
二、 真國IV技術要求很高?
一語中的:技術早已成熟,沒有任何壁壘。
三、 真國IV成本增加很多?
一錘定音:成本增加兩萬元左右,各廠家消化渠道不一,筆者了解加價最低的應該是江鈴,最低加價2000元。
四、 整個河北買不到國IV卡車?
一本正經:整個河北買不到國IV卡車”的結論有待商榷,從筆者的了解看,江鈴、慶鈴等高端輕卡品牌一直遵守國家排放要求,建議央視記者到這兩個品牌展廳實地走訪;
最後,從一個技術人員的角度看,本次國IV切換相對於08年已經有所改善,在一些發達區域,如珠三角、長三角的部分城市,因為政府執行較嚴,國IV卡車逐漸占據主流,如2013年10月份,國IV切換初期,江鈴輕卡在上海的占有率從個位數猛升到接近50%,由此可見一斑。
中國用二分之一的時間,走完歐盟(加上美日)從歐州汽車排放標準I號到歐IV的二十多年實施階段時間,這是中國發展速度的高度體現,更是對執行力的極端考驗。希望各位在吐槽的同時,依然對美好明天充滿希望。